(57)【要約】【課題】  反射表示において高いコントラストを得ることができる液晶表示装置を提供する。【解決手段】  液晶層１を介してＴＦＴ基板２と対向基板３が対向配置され、少なくとも反射表示を行う反射表示領域を有する液晶表示装置である。上記反射表示領域において、ＴＦＴ基板２には、表面に凹凸形状を有し液晶層１を介して入射する光を反射する反射層７と、上記反射層７の凹凸を平坦化する平坦化層８とがこの順に積層されている。さらに、平坦化層８上に透明電極９が形成されている。【選択図】  図１
2005055646.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の基板が液晶層を介して対向配置され、各画素内に少なくとも反射表示を行う反射表示領域を有する液晶表示装置であって、
上記反射表示領域において、一方の基板には、表面に凹凸形状を有し上記液晶層を介して入射する光を反射する反射層と、上記反射層の凹凸を平坦化する平坦化層とがこの順に積層されており、上記平坦化層上に透明電極が積層されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
上記平坦化層は、光を散乱させる機能を有することを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】
上記各画素は、透過表示を行う透過表示領域をさらに有することを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項４】
上記平坦化層の厚みが、０．５μｍ以上とされていることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶層を介して一対の基板が対向配置され、少なくとも反射表示を行う反射表示領域を有する液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯情報端末等の表示装置として、反射表示領域と透過表示領域を併せ持つ半透過型液晶表示装置が多く用いられている。半透過型液晶表示装置は、例えば図３に示すように、液晶層１０１を挟んでＴＦＴ基板１０２と対向基板１０３とが対向配置された構成をとる。ＴＦＴ基板１０２には、スイッチング素子であるＴＦＴ１０５に信号を供給するためのゲート線とデータ線とが互いに直交するように複数設けられるとともに、これらゲート線とデータ線との交差部に対応して設けられるＴＦＴ１０５によって制御される複数の画素電極がマトリクス状に配設されている。そして、半透過型液晶表示装置では、各画素の反射表示領域においては外光を利用して画像表示を行い、透過表示領域においては背面側に配されたバックライトを光源として画像表示を行う。
【０００３】
ＴＦＴ基板１０２は、反射表示領域においては、ガラス基板等の絶縁透明基板１０４の対向基板１０３と対向する側の面に、液晶駆動用のスイッチング素子としてのＴＦＴ１０５と、ＴＦＴ１０５上に積層された絶縁層１０６と、絶縁層１０６上に積層される透明電極１０７と、透明電極１０７上に積層される反射電極１０８と、ポリイミド等からなる配向膜（図示せず）とを有している。
【０００４】
また、ＴＦＴ基板１０２は、透過表示領域においては、反射表示領域に存在する絶縁層１０６及び反射電極１０８は形成されておらず、透明絶縁基板１０４上に透明電極１０７及び配向膜（図示せず）が積層されている。
【０００５】
絶縁層１０６は、ある程度の厚みを有して成膜されており、表面に例えば１μｍ程度の高さの微細な凹凸形状を多数有している。また、絶縁層１０６は、反射表示領域におけるＴＦＴ基板１０２の厚みを制御し、反射表示領域の液晶層の厚みを所定の値に調整する機能も有する。
【０００６】
反射電極１０８は、電極としての機能と反射膜としての機能を併せ持つものである。反射電極１０８の表面形状は、絶縁層１０６の表面形状に対応しており、外光を反射及び散乱させるための微細な凹凸を多数有している。反射電極１０８は、光反射効率の高いアルミニウムとＩＴＯとの導通をとるためのモリブデンと、モリブデン上に積層されるアルミニウムとの２層構造からなる。
【０００７】
また、ＴＦＴ基板１０２の液晶層１０１と反対側の主面には、それぞれ位相差板１０９及び偏光板１１０が配置されている。さらに、ＴＦＴ基板１０２の背面側には、透過表示に必要な透過光の外部光源となるバックライト１１１が配置される。
【０００８】
対向基板１０３は、ガラス基板等の絶縁透明基板１１２のＴＦＴ基板１０２と対向する側の面に、カラーフィルタ１１３と、ＩＴＯ等の透明導電材料からなる対向電極１１４と、配向膜（図示せず）とをこの順に有している。カラーフィルタ１１３は、顔料や染料によって各色に着色された樹脂層であり、例えばＲ，Ｇ，Ｂの各色のフィルタ層が組み合わされて構成されている。また、対向基板１０３の液晶層１０１と反対側の主面には、それぞれ位相差板１１５及び偏光板１１６が配置されている。
【０００９】
ところで、上述したように、反射電極１０８の表面には、外光を反射及び散乱させるために、適度な高さ（例えば高さ１μｍ程度）及びピッチで凹凸を形成する必要がある。反射電極１０８の表面に凹凸を形成するためには、反射表示領域の絶縁層１０６の表面を凹凸にし、この上に反射電極１０８を重ねる技術が知られている。また、半透過型液晶表示装置において、反射表示領域の絶縁層の表面に透明電極を重ねるとともに、当該透明電極を多数の凹凸にパターニングし、この透明電極の凹凸形状を利用して反射電極表面を凹凸形状とする技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１記載の技術では、透明電極の凹凸部を利用することによって、充分な高さ及びピッチの凹凸を得、入射光を効率よく反射できるようにしている。
【特許文献１】特開２００２−３０３８７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、このような構成の液晶表示装置では、反射電極の頂点（凸部）と溝部（凹部）とで約１μｍもの高さの差があるため、反射表示領域内でセルギャップにばらつきが出てしまう。このセルギャップの不均一によってリタデーションがずれること等により、反射表示の際のコントラストが低下するという不都合が生じる。このことは、反射表示領域と透過表示領域とを兼ね備える半透過型液晶表示装置だけでなく、透過表示領域を持たない反射型の液晶表示装置においても同様に起こりうる問題である。
【００１１】
また、特に、半透過型液晶表示装置においては、絶縁層１０６を覆って成膜された反射層材料をパターニングして反射電極１０８とする際に、エッチング液を使用する。このとき、従来のように、透明電極１０７上に反射電極１０８が積層形成されている構成では、反射電極１０８のエッチングに使用されるエッチング液が透明電極１０７に接触することによって、先に形成された透明電極１０７がダメージを受けて剥離するという不都合もある。
【００１２】
そこで本発明はこのような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、反射表示の際に高いコントラストを得ることができる液晶表示装置を提供することを目的とする。さらに本発明は、半透過型液晶表示装置とした場合に、エッチング液に透明電極が晒されることがなく、透明電極の剥離等を確実に防止することが可能な液晶表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述の問題を解決するために、本発明に係る液晶表示装置は、一対の基板が液晶層を介して対向配置され、各画素内に少なくとも反射表示を行う反射表示領域を有する液晶表示装置であって、上記反射表示領域において、一方の基板には、表面に凹凸形状を有し上記液晶層を介して入射する光を反射する反射層と、上記反射層の凹凸を平坦化する平坦化層とがこの順に積層されており、上記平坦化層上に透明電極が積層されていることを特徴とする。
【００１４】
以上のような構成の液晶表示装置によれば、表面に凹凸を有する反射層上に平坦化層を形成することによって、反射層の表面の凹凸形状が平坦化されるので、反射表示領域内でのセルギャップのばらつきが解消される。したがって、反射表示に必要な光の反射率を反射層で確保しつつ、反射層に対応する領域のセルギャップを均一にすることができ、コントラストの低下を防止することができる。
【００１５】
また、本発明の液晶表示装置では、反射層材料を所定形状にパターニングして反射層とした後に、平坦化層を形成し、しかる後に透明電極の成膜を行う。このように、予め反射層のパターニングを済ませてから透明電極を形成するので、反射層の形成に使用されるエッチング液に透明電極が晒されることがない。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、凹凸を有する反射層上に平坦化層が形成されることによって、反射表示領域のセルギャップを均一とし、反射表示時に高いコントラストを実現するとともに良好な視認性が得られる液晶表示装置を提供することができる。また、本発明によれば、半透過型液晶表示装置とした場合にも、エッチング液に透明電極が晒されることがなく、透明電極の剥離等を確実に防止することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明に係る液晶表示装置について、図面を参照しながら説明する。
【００１８】
（第１の実施形態）
以下、第１の実施形態の液晶表示装置について説明する。本実施形態の液晶表示装置は、外光を反射させて表示を行う反射表示領域と、背面からのバックライトによって表示を行う透過表示領域とを１画素内に兼ね備えた、いわゆる半透過型液晶表示装置である。そして、本実施形態の液晶表示装置では、外光を反射させるための凹凸を有する反射層上に、反射層の凹凸を平坦化するための平坦化層及び透明電極をこの順に積層した構成とされている。
【００１９】
具体的に説明すると、本実施形態の半透過型液晶表示装置は、図１に示すように、液晶層１を挟んでＴＦＴ基板２と対向基板３とが対向配置された構成をとる。液晶層１には、通常の液晶表示装置に用いられる液晶材料がいずれも使用可能である。
【００２０】
ＴＦＴ基板２には、ＴＦＴに信号を供給するためのゲート線とデータ線とが互いに直交するように複数設けられるとともに、これらゲート線とデータ線との交差部に対応して設けられるＴＦＴによって制御される複数の画素電極が、マトリクス状に配列されている。そして、半透過型液晶表示装置は、画素電極の反射表示領域においては外光を利用し、透過表示領域においては背面側に配されたバックライトを光源として画像表示を行う。
【００２１】
ＴＦＴ基板２は、反射表示領域においては、ガラス基板等の絶縁透明基板４の対向基板３と対向する側の面に、液晶駆動用のスイッチング素子としてのＴＦＴ５と、ＴＦＴ５上に積層された凹凸を有する絶縁凹凸層６と、絶縁凹凸層６上に積層される反射層７と、反射層７上に積層されるとともに反射層７表面の凹凸形状を平坦化する平坦化層８と、平坦化層８上に積層される透明電極９と、ポリイミド等からなる配向膜（図示は省略する。）とを有している。
【００２２】
また、ＴＦＴ基板２は、透過表示領域においては、反射表示領域に存在する絶縁凹凸層６、反射層７及び平坦化層８は形成されておらず、透明絶縁基板４上に透明電極９及び配向膜（図示は省略する。）が積層されている。なお、ＴＦＴ５は、図１に示すように、反射表示領域と透過表示領域との境界部である段差傾斜部の直下に位置してもよいし、ＴＦＴ基板２の反射層７の直下に位置してもよい。
【００２３】
絶縁凹凸層６は、ある程度の厚みを有して成膜されており、表面に例えば１μｍ程度の高さの微細な凹凸形状を多数形成有している。また、本実施形態における絶縁凹凸層６は、反射表示領域におけるＴＦＴ基板２の厚みを制御し、反射表示領域のセルギャップを調整する機能も有する。
【００２４】
反射層７の表面は、絶縁凹凸層６の表面形状に沿った形状とされており、液晶層１を介して入射する光を反射及び散乱させるための微細な凹凸形状が多数形成されている。反射層７は、例えばアルミニウム等の光反射効率の高い金属材料等からなる。また、反射層７は、光反射効率の高い金属材料等を絶縁凹凸層６上に成膜し、エッチング等によって所定形状にパターニングすることによって得られる。
【００２５】
なお、通常の半透過型液晶表示装置における反射層は、電極としての機能と反射膜としての機能を併せ持つものであるが、本実施形態における反射層７は、電極としての機能を持たず、外光を散乱させる反射膜として機能するものである。
【００２６】
平坦化層８は、反射層７上に積層されて反射層７の凹凸形状を平坦化する機能を担う層である。平坦化層８の膜厚は、反射層７の表面の凹凸形状を埋め込んで平坦化できる程度の膜厚が必要である。平坦化層８は、絶縁材料からなるとともに、反射表示時の入射光及び反射層７からの反射光が透過する光路となるため、例えば複屈折の小さい透明な材料から構成されることが好ましく、具体的には透明樹脂等を使用することができる。また、光の反射効率を高めるために、平坦化層８は光を散乱させる機能を有することが好ましい。平坦化層８に光の散乱機能を持たせるためには、例えば平坦化層８にポリマー粒子等の粒子を分散させる等の手法をとる。
【００２７】
透明電極９は、透過表示領域の透明電極９と同時に形成され一体化しており、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明導電性材料からなる。透明電極９は、反射表示領域及び透過表示領域の両方で、電極として機能するものである。
【００２８】
また、ＴＦＴ基板２の液晶層１と反対側の主面には、それぞれ位相差板１０及び偏光板１１が配置されている。さらに、ＴＦＴ基板２の背面側には、透過表示に必要な透過光の外部光源となるバックライト１２が配置される。
【００２９】
対向基板３は、ガラス基板等の絶縁透明基板１３のＴＦＴ基板２と対向する側の面に、カラーフィルタ１４と、ＩＴＯ等の透明導電材料からなる対向電極１５と、配向膜（図示せず）とをこの順に有している。カラーフィルタ１４は、顔料や染料によって各色に着色された樹脂層であり、例えばＲ，Ｇ，Ｂの各色のフィルタ層が組み合わされて構成されている。また、対向基板３の液晶層１と反対側の主面には、位相差板１６及び偏光板１７が配置されている。
【００３０】
以上のような半透過型液晶表示装置では、反射表示領域において、光の反射及び散乱を起こさせるための反射層７上に平坦化層８が積層されることによって、反射層７の凹凸形状が平坦化され、対向基板２の表面を凹凸のない平坦な形状とする。この結果、反射表示領域におけるセルギャップがばらつくことなく均一となり、リタデーションのずれ等が抑制され、反射表示時のコントラスト低下を防止することができる。
【００３１】
また、半透過型液晶表示装置においては、絶縁凹凸層６を覆って成膜された上の反射層材料をパターニングして反射層７とする際に、エッチング液を使用することがある。このとき、従来のように、透明電極と反射電極とがこの順に積層されている構成では、エッチングに使用されるエッチング液が透明電極９に接触することによって、先に積層された透明電極がダメージを受けて剥離するという不都合がある。
【００３２】
これに対して、本実施形態に係る半透過型液晶表示装置では、例えば反射層材料を絶縁凹凸層６を覆って成膜し、所定形状にパターニングして反射層７とした後に、平坦化層８を形成し、次に透明電極９の成膜を行う。このように、予め反射層７のパターニングを済ませてから透明電極９を形成するので、反射層７の形成に使用されるエッチング液に透明電極９が晒されることがなく、透明電極９の剥離を確実に防止することができる。
【００３３】
（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態の液晶表示装置について説明する。本実施形態の半透過型液晶表示装置は、第１の実施形態における絶縁凹凸層６及び平坦化層８の膜厚が異なるものである。なお、第２の実施形態に係る半透過型液晶表示装置は、絶縁凹凸層６及び平坦化層８の膜厚が異なること以外は、第１の実施形態に係る半透過型液晶表示装置と同様の構成であるため、共通な部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００３４】
本実施形態に係る半透過型液晶表示装置は、図２に示すように、絶縁凹凸層６が薄く形成されるとともに平坦化層８が厚く形成されている。第１の実施形態の半透過型液晶表示装置においては、主に絶縁凹凸層６によってＴＦＴ基板２の反射表示領域の高さを確保し、反射表示領域と透過表示領域における液晶層のギャップを異ならせているのに対して、本実施の形態の半透過型液晶表示装置においては、主に平坦化層８によってＴＦＴ基板２の反射表示領域の高さを確保し、反射表示領域と透過表示領域における液晶層のギャップを異ならせている。
【００３５】
このような構成とする場合、平坦化層８の膜厚は、所望のギャップに応じて適宜設定すればよいが、表面を凹凸のない平坦な形状とするためには、例えば０．５μｍ以上であることが好ましい。なお、ここで言う平坦化層８の膜厚とは、反射表示領域における平坦化層８の平均膜厚を指すものとする。
【００３６】
以上のような半透過型液晶表示装置では、反射表示領域において、光の反射及び散乱を起こさせるための反射層７上に平坦化層８が積層されることによって、反射層７の凹凸形状が平坦化され、対向基板２側の表面が凹凸のない平坦な形状とされる。この結果、反射表示領域におけるセルギャップがばらつくことなく均一となり、反射表示時のコントラストの低下を防止することができる。
【００３７】
また、本実施形態に係る半透過型液晶表示装置では、予め反射層７のパターニングをすませてから透明電極９を形成するので、反射層７の形成に使用されるエッチング液に透明電極９が晒されることがなく、透明電極９の剥離を確実に防止することができる。
【００３８】
さらに、本実施形態に係る半透過型液晶表示装置では、平坦化層８が厚く形成されているので、反射層７の凹凸形状をより高度に平坦化することができる。この結果、ＴＦＴ基板２の反射表示領域を確実に平坦化でき、コントラスト低下を確実に防止することができる。
【００３９】
なお、上述の第１の実施形態及び第２の実施形態では、反射表示領域と透過表示領域とを兼ね備える半透過型液晶表示装置を例に挙げて説明したが、本発明は、反射表示を行う反射表示領域のみを有する反射型の液晶表示装置に適用することも可能である。
【実施例】
【００４０】
以下、本発明を適用した具体的な実施例について、実験結果に基づいて説明する。なお、本発明が以下の実施例の記載に限定されるものでないことは言うまでもない。
【００４１】
実施例１
図１に示すような、ＴＦＴ基板の反射表示領域において絶縁凹凸層、反射層、平坦化層及び透明電極がこの順に積層された構成の半透過型液晶表示装置を作製した。
なお、半透過型液晶表示装置のサイズは、対角サイズ２インチ、ドット数１６０×１６０、反射開口率３０％、透過開口率５０％とした。
【００４２】
実施例２
ＴＦＴ基板の反射領域が、図２に示す構成、すなわち、絶縁凹凸層、反射層、平坦化層及び透明電極がこの順に積層されるとともに、平坦化層の膜厚を厚くしたこと以外は、上述の実施例１と同様にして半透過型液晶表示装置を作製した。なお、平坦化層の膜厚は、２．５μｍとした。
【００４３】
比較例
ＴＦＴ基板の反射領域が、図３に示す構成、すなわち、絶縁凹凸層、透明電極及び反射電極がこの順に積層された構成としたこと以外は、上述の実施例と同様にして半透過型液晶表示装置を作製した。
【００４４】
以上のように製造された半透過型液晶表示装置（各サンプル数ｎ＝２０）について、反射時のコントラストを測定した。反射時のコントラストについては、リング光源を用い、液晶表示装置とリング光源とのなす角が２０°となるようにこれらを配置して測定を行った。また、製造された半透過型液晶表示装置（各サンプル数ｎ＝２００）について、透明電極が剥離しているか否かを目視によって評価し、剥離を生じていたものの割合を求めた。結果を表１に示す。
【００４５】
【表１】
2005055646.tif 000003
【００４６】
表１から、従来の構成である比較例１に対して実施例１及び実施例２では、約２倍の反射コントラストが得られていることから、本発明によって、反射表示時のコントラストの大幅な向上が可能であることがわかった。
また、比較例では４．８％の不良率であるのに対して、実施例１及び実施例２では不良率を０％にとどめることが可能であり、透明電極の剥離を確実に防止できることがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明を適用した半透過型液晶表示装置の一例を示す要部概略断面図である。
【図２】本発明を適用した半透過型液晶表示装置の他の例を示す要部概略断面図である。
【図３】従来の半透過型液晶表示装置を示す要部概略断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１  液晶層、２  ＴＦＴ基板、３  対向基板、４  絶縁透明基板、５  ＴＦＴ、
６  絶縁凹凸層、７  反射層、８  平坦化層、９  透明電極、１０  位相差板、
１１  偏光板、１２  バックライト、１３  透明絶縁基板、１４  カラーフィルタ、
１５  対向電極、１６  位相差板、１７  偏光板
【図１】
2005055646.tif 000004
【図２】
2005055646.tif 000005
【図３】
2005055646.tif 000006